饱和多孔介质对流特性对高压交流海底电缆载流性能的影响

精确分析海底电缆的载流性能对于提高海上风电系统的经济性具有重要意义,而现有计算方法未能表征多孔介质的对流换热效应对海底电缆温度场和载流量的影响。针对海床沙土的多孔介质属性,构建了海底电缆的电-磁-热-流多场耦合模型,研究了其周围饱和多孔介质中的对流换热过程,分析了多孔介质渗透率对温度场及对流换热强度的影响;结合导热系数、电缆埋深和三相间距等载流量影响因子分析,通过和IEC计算结果对比,讨论了渗透率对海底电缆载流特性的影响规律。分析结果表明,该文模型提高了海底电缆载流量的计算精度;当海床沙土的渗透率大于10^(-12)m^(2)时,海底电缆的载流量随渗透率变大而明显提升,此时电缆周围介质中对流换热过程占主导地位;而现有方法由于普遍将海床沙土简化为没有空隙的固体,而导致海底电缆载流量计算结果明显偏低且不受渗透率影响。该文研究结果为改善海底电缆载流性能提供了参考。

基于电磁-热耦合原理的三芯铠装电缆在低频输电方式下的损耗特性研究

精确分析电缆损耗特性是提高海底电缆经济性、实现深远海风电高效输送的关键问题之一。为此,该文建立三芯铠装电缆的电磁-热耦合仿真模型,研究了缆芯电流在低频输电方式下的不均匀分布特性,并以此为基础,分析IEC标准计算护套感应电压、损耗因子及载流量的误差。研究结果表明,缆芯电流密度平均值点偏离缆芯中心,偏离距离随输电频率的增大而增大,并导致IEC标准计算的护套感应电压和损耗做同向变化,当缆芯半径大于24mm时,护套损耗因子误差明显加剧;当缆芯截面积取2000mm^(2)时,分频及工频下的载流量误差分别达10%和15%左右。计算结果为合理地确定海底电缆载流量奠定了基础。